超级电容器的结构和特性是什么（超级电容器的结构和特性）

超级电容器的结构

超级电容器结构的细节取决于超级电容器的应用和用途。这些材料可能因制造商或特定应用要求而略有不同。所有超级电容器的共同特点是，它们都包含一个正极、一个负极和两个电极之间的隔膜。电解质填充由两个电极和隔膜分开的两个孔。

超级电容器的结构如图所示。它由高比表面积多孔电极材料、集流体、多孔电池隔膜和电解液组成。电极与集流体应紧密连接，以降低接触电阻；隔膜应满足具有最高离子电导率和最低电子电导率的条件，一般为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯薄膜。根据电极材料的性质选择电解质的类型。

上图中各部分为：(1) PTFE载体；(2)(4):将活性材料压在泡沫镍集流体上；(3):聚丙烯电池隔膜。

不同产品的超级电容器的组件可能不同。这是由超级电容器封装的几何结构决定的。对于棱柱形或方形封装产品组件的放置，内部结构基于内部组件的排列，即内部集电器从每个电极的堆叠中挤出。这些集电极焊盘将焊接到端子上，从而扩展电容外部的电流路径。

对于圆形或圆柱形包装的产品，电极被切割成卷。最后，将电极箔焊接到端子上，以扩展外部电容电流路径。

超级电容器的特性

超级电容器在使用过程中没有化学反应或高速旋转等机械运动。对环境无污染，无噪音；其结构简单，体积小，是一种理想的储能器件。

超级电容器产品具有以下技术特征：

(1)充电速度快。仅需10秒至10分钟即可充满其额定容量的95%以上；

(2)循环寿命长。深度充放电循环可达10 ~ 50万次。比如北京何忠汇能公司生产的HCC250F/2.7V超级电容器，北京吉星科技公司生产的串联电容器，循环寿命都在50万次以上。

(3)能量转换效率高。高电流能量循环效率”90%；

(4)高功率密度。高达300 W/kg-50000 W/kg，是蓄电池的5-10倍；

(5)原材料的生产、使用、储存、拆卸过程无污染，是一种理想的绿色电源；安全系数高，长期使用免维护；

(6)充放电效率高。因为内阻很小，充放电损耗也很小，充放电效率很高，可以达到90%以上。

(7)温度范围宽。高达-40 ~ 70。超级电容器电极材料的反应速率不受温度影响。

(8)检测和控制方便。剩余功率可以直接用公式E=CV2/2计算，只需检测端电压就可以确定储存的能量。充电状态(SOC)的计算简单且准确，因此易于能量管理和控制。

超级电容器的工作原理

超级电容器的基本原理和其他种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解液组成的双电层结构来获得超大容量。其突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，是世界上最大的双电层电容器。

根据储能机制的不同，可以分为以下两类：

1、双电层电容：

它是由电极/溶液界面上电子或离子的定向排列引起的电荷对抗产生的。对于电极/溶液系统，在电子传导电极和离子传导电解质溶液之间的界面上将形成双电层。当电场施加在两个电极上时，溶液中的阴离子和阳离子分别向正负电极迁移，在电极表面形成双电层；电场撤除后，电极上的正负电荷吸引溶液中带相反电荷的离子来稳定双电层，使正负电极之间产生相对稳定的电位差。此时，对于某一电极，在一定距离内(分散层)会产生与电极上电荷相等的相反离子电荷，使其保持电中性；当两极接通外电路时，电极上的电荷迁移在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性。这就是双电层电容器的充放电原理。

2、法拉第准电容器：

理论模型最早是由康威提出的。在电极表面和近表面或体相之间的二维或准二维空间中，电活性物质在电位下沉积，发生高度可逆的化学吸附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容器，电荷存储的过程不仅包括双电层上的存储，还包括电解质离子与电极活性物质之间的氧化还原反应。当电解液中的离子(如H、OH-、K或Li)在外加电场的作用下从溶液中扩散到电极/溶液界面时，它们将通过界面处的氧化还原反应进入电极表面活性氧化物的体相，从而在电极中储存大量电荷。放电时，这些进入氧化物的离子会通过上述氧化还原反应的逆反应回到电解液中，储存的电荷通过外电路释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。

来源：十万块硬件。为什么要审查何安？